Очень распространённой является Chlorella vulgaris, постоянно встречающаяся массами в воде и в грязи луж, канав и прудов. Часто развивается она, а также родственная ей форма, Chlorella infusionum в лабораториях и домашнем быту в сосудах с водой или с растворами пепсина и сахара, покрывая зеленоватым налётом внутреннюю поверхность стекла.
Организация и цикл развития хлореллы состоят в следующем: вегетативное тело их состоит из одной шарообразной или овальной клетки с толстой оболочкой, которая, по мнению одних авторов (Brandt, Dangeard), состоит из целлюлозы, а по мнению других (Г.Энтц[венг.], Фаминцын, Аверинцев и др.) — из прозрачного студенистого вещества, лишённого целлюлозы. Такое разногласие во мнениях произошло в силу того, что иногда оболочка хлореллы не даёт типичного для целлюлозы фиолетового окрашивания от реактива хлорцинкиода, а потому вопрос этот остаётся пока открытым. Размеры шарообразных вегетативных клеток колеблются, по данным различных авторов, от 1,5 мкм до 12 мкм. В каждой такой клетке находится гомогенная протоплазма, очень маленькое ядро, прекрасно окрашивающееся гематоксилином, и лентовидный или округлый пластинчатый стенкоположный (пристенный) хроматофор с одним или, реже, с двумя пиреноидами. Г. Энтц описывал в клетках хлореллы ещё особые сократительные вакуоли, подобные таковым у хламидомонад, но позднейшими исследователями его утверждения были опровергнуты.
Бейеринк изучил питание хлореллы и нашёл, между прочим, что для добычи необходимого азота они нуждаются не только в пептоне, но и в каком-нибудь углеводе, например, в сахаре, а потому он причислил их к установленной им физиологической группе пептон-углеводных организмов.
Образ жизни
Некоторые виды известны уже с давних времён своим симбиозом с животными, и первоначально принимались за органы последних, но ещё Брандт и Г.Энтц, независимо друг от друга, впервые признали за ними экзогенное происхождение, показав, что зелёные шарообразные тельца, наблюдаемые в теле некоторых животных, — самостоятельные организмы, причём Брандт отнёс эти тельца к особому роду водорослей, назвав его Zoochlorella. Но как свободноживущие хлореллы, так и зоохлореллы различных животных имеют совершенно одну и ту же организацию, проходят совершенно одинаковые стадии развития и отличаются только образом жизни, а потому Бейеринк и соединил их в один общий род Chlorella, тем более, что единственный отличительный признак зоохлорелл от хлорелл, а именно только что упомянутый симбиотический образ жизни первых с некоторыми низшими животными, оказывается непостоянным признаком, так как Брандт, а за ним и позднейшие учёные, Кесслер, Гаманн, Шевяков, Фаминцын, Бейеринк и Аверинцев, доказали, что изолированные зоохлореллы могут существовать на свободе и при этом так же энергично размножаться, как и в теле животных.
Сожительство хлореллы с животными представляет собою типичный пример комменсализма (проживания за счёт организма-хозяина без нанесения этому хозяину вреда) в виде квартирантства. Неоднократно было замечено, что не все экземпляры хлореллы остаются в теле простейших живыми, но иногда перевариваются последними. Явление это различно толковалось авторами, и только впоследствии удалось выяснить условия, при которых хлореллы либо погибают в организме животных, особенно простейших, либо остаются жить в них: у простейших можно легко различить три слоя протоплазмы в каждой особи: наружную, альвеолярную плазму, служащую покровом для двух последующих слоёв, среднюю, кортикальную плазму, не участвующую в пищеварении, и внутреннюю эндоплазму, заведующую пищеварением организма. Если хлорелла попадает в эндоплазму, то она переваривается животным, если же она попадёт в кортикальный слой плазмы, то она остаётся жить в симбиозе с животным, так как этот слой плазмы не принимает участие в пищеварении.
По своей питательности эта водоросль не уступает мясу и значительно превосходит пшеницу. Если в пшенице содержится 12 % белка, то в хлорелле его более 50%.
Может также использоваться для биологической очистки сточных вод[1]. Для очистки в России колонии хлорелл были введены во многие водоёмы: с 2009 года в озёра Казанского зооботсада[2], с 2010 — в Нижнетагильский пруд и Леневское водохранилище на реке Тагил[3], в 2012 году в пруд Тверского ботанического сада[4], в 2014 — в Графский и Орловский пруды Санкт-Петербурга[5] (в конце 2017 года в Графском пруде патогенные водоросли подавлены[6]). Однако в Нижнем Тагиле произошёл всплеск цветения сине-зелёных водорослей с массовым мором рыбы[7], в Ижевском пруду введение хлореллы не принесло успеха из-за многочисленных донных отложений[8]. Хлорелла выращивается пока что только в Воронеже.
Планктонный штамм хлореллы ИФР №С-111 был выделен советским учёным Богдановым Н. И. в 1977 году из Нурекского водохранилища. Благодаря своим уникальным свойствам планктонный штамм позволил значительно упростить биотехнологию культивирования хлореллы и технологию хранения маточной культуры. Новый штамм позволил ввести хлореллу в рацион крупного рогатого скота, свиней, птиц, кроликов, пчёл, рыб; использовать хлореллу для очистки сточных вод, альголизации водоёмов.
До настоящего времени во всём мире хлорелла использовалась только в виде суспензии, сухой биомассы (порошка или таблеток) или пасты. Каждый из этих видов имеет свои недостатки. Порошок имеет худшую усваиваемость, чем суспензия. Паста лишена комплекса метаболитов и требует консервации. Загущение суспензии путём отстаивания требует времени и ёмкостей больших объёмов.
В концентрате хлореллы (КХ) сочетаются все достоинства товарной суспензии хлореллы с точки зрения её усваиваемости и биологической ценности. Концентрат хлореллы содержит не только живые клетки хлореллы, но и полный спектр водорастворимых метаболитов хлореллы, которые содержатся в культуральной среде. При этом КХ оказался высоко технологичным в практическом использовании. Его можно легко включать в любые существующие системы поения и кормления животных, а также при производстве гранулированного комбикорма. Альголизация комбикорма товарной суспензией хлореллы сама по себе малоэффективна из-за низкой плотности клеток хлореллы в товарной суспензии. КХ позволяет получать практически любую необходимую концентрацию клеток хлореллы в гранулированном комбикорме. Одновременно комбикорм обогащается полным спектром водорастворимых метаболитов хлореллы, содержащихся в культуральной среде. В сравнении с товарной суспензией хлореллы транспортные расходы уменьшились в десятки раз.
Применение в медицине и в качестве пищевой добавки
В XXI веке в западных странах (например, в США и Канаде) хлорелла стала использоваться в качестве добавки к пище. Польза хлореллы обусловлена высоким содержанием в ней белка и витаминов[9]. В хлорелле особо высоко содержание железа, что позволяет использовать её в терапии железодефицитных анемий[10].
Ряд исследований демонстрирует эффективность хлореллы в качестве дополнительной терапии при лечении вирусных инфекций, таких как гепатит C[11] и цитомегаловирус[12]. Эффект связывают с иммуностимулирующими свойствами компонентов, входящих в состав клеточной стенки данной водоросли[13]
Stifeev, A.I., Bessonova, E.A., Lukyanov, V.A. Microalgae as innovative object in organic agriculture / A.I. Stifeev, E.A. Bessonova, V.A. Lukyanov // Вестник Орловского государственного аграрного университета. 2013. Т. 43. № 4. С. 26-27.
Лукьянов, В. А., Стифеев, А. И. Горбунова, С. Ю. Научно обоснованное культивирование микроводорослей / В. А. Лукьянов, А. И. Стифеев, С. Ю. Горбунова // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. № 9. С. 55-57.
Лукьянов, В.А, Стифеев, А. И. Агроэкологические особенности одноклеточных фотосинтезирующих организмов в условиях Центрального Черноземья" / В. А. Лукьянов, А. И. Стифеев // Инновации в АПК: проблемы и перспективы. 2016. № 1(9). С. 60-68.
Петраков, Е. С., Лукьянов, В. А., Наумов, М. М., Овчарова, А. М., Софронова, В. Г., Полякова, М. Л., Петракова, Н. С. Применение добавки на основе микроводорослей Chlorella vulgaris в кормлении цыплят-бройлеров / Е.С Петраков, В. А. Лукьянов, М. М. Наумов, А. М. Овчарова, В. Г. Сафронова, М. Л. Полякова, Н. С. Петракова // Проблемы биологии продуктивных животных. 2016. № 1. С. 96-104.
Лукьянов, В. А. К вопросу использования Chlorella vulgaris для биологической доочистки сточных вод / В. А. Лукьянов // Актуальные проблемы агропромышленного производства. 2013. С. 49-51.
Горбунова, С. Ю., Лукьянов, В. А. Экспериментально-теоретическое обоснование эффективности использования Chlorella vulgaris для утилизации сточных вод птицефабрик и мелиорация водной среды / С. Ю. Горбунова, В. А. Лукьянов // Водные ресурсы Украины и мелиорация земель. 2013. С. 30-31.
Горбунова, С. Ю., Лукьянов, В. А. Потенциальная продуктивность микроводоросли Chlorella vulgaris на тёмно-серых лесных почвах Центрального Черноземья / С. Ю. Горбунова, В. А. Лукьянов // «Pontus Euxinus 2015». 2015. C. 48-49.
